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new expression

new一個類型，會創(chuàng)建一個該類型的內(nèi)存，然后調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，最后返回該內(nèi)存的指針

注意：該操作是原子性的。

在vc6中的實現(xiàn)如下

void *operator new(size_t size, const std::nothrow_t &) _THROW0()
{
  void *p
  while((p = malloc(size)) == 0)
  {
      // 如果調(diào)用malloc失敗后會調(diào)用_callnewh
      // _callnewh含義是call new handler，簡單說就是用戶設(shè)定一個回調(diào)函數(shù)
      // 使用_set_new_handler來設(shè)置，通常是用戶自己控制釋放一些不用的內(nèi)存
      _TRY_BEGIT
          if(_callnewh(size) == 0) break;
      _CATCH(std::bad_alloc) return (0);
      _CATCH_END
  }
  return (p);
}

delete expression

delete 一個指針，先調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，然后釋放內(nèi)存

在vc6中的實現(xiàn)如下

void *operator delete(void *p) _THROW0()
{
  free(p);
}

new[]和new()

new[]是分配指針數(shù)組，new()是分配時直接初始化，這兩個很容易搞混，關(guān)鍵是編譯都能過，一定要注意。比如：

int *p = new[3]; // 是分配三個int*指針?biāo)M成的指針數(shù)組
int *q = new(3); // 是分配一個int堆內(nèi)存，并初始化為3

new[]和delete[]

Complex *pca = new Complex[3];

調(diào)用三次Complex的構(gòu)造函數(shù)，分配三個Complex對象

delete[] pca;

釋放內(nèi)存。

如果這里的delete[]只寫寫成delete會怎么樣？好多人一定會說：會內(nèi)存泄露。

其實正確的答案是不確定，具體需要看Complex類的內(nèi)部有沒有堆內(nèi)存

new[]后內(nèi)存是怎么樣的呢？看下圖

一篇文章了解c++中的new和delete

關(guān)鍵是看圖中的cookie部分，存放了一些內(nèi)存相關(guān)的數(shù)據(jù)，其中最關(guān)鍵的是在cookie中存放了分配內(nèi)存的大小

再來看一下下面的代碼

string *psa = new string[3];
delete psa;

執(zhí)行完該代碼后內(nèi)存分配如下

一篇文章了解c++中的new和delete

由于string類的內(nèi)部使用動態(tài)堆內(nèi)存來保存字符串，new[]分配的內(nèi)存的cookie只記錄了string類的信息，而類內(nèi)部的動態(tài)堆內(nèi)存信息由每個實例自行管理，不在new[]的cookie中。

前面說過，delete釋放內(nèi)存的過程是先調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，再釋放內(nèi)存。在本例中，如果使用delete[]來釋放內(nèi)存，會依次調(diào)用每個實例的析構(gòu)函數(shù)，每個析構(gòu)函數(shù)會自行釋放自己內(nèi)部的堆內(nèi)存，然后在釋放new的內(nèi)存塊。但是如果使用delete來釋放內(nèi)存，只會是第一個實例調(diào)用一次析構(gòu)函數(shù)，另外兩個實例不會調(diào)用，然后根據(jù)cookie中記錄的內(nèi)存大小釋放有new分配的內(nèi)存，另兩個實例中的堆內(nèi)存就泄露了。

也就是說，對于上圖string的例子，如果使用delete直接釋放內(nèi)存，泄露的是str2和str3箭頭右邊的白色區(qū)域所示的內(nèi)存，而pas箭頭右邊的綠色區(qū)域是能夠正確釋放的（具體是調(diào)用的str1還是str3取決于編譯器的具體實現(xiàn)，理解意思即可）。

但是，這不意味著你可以在類內(nèi)部沒有堆內(nèi)存的情況下就可以毫無顧忌的使用delete來釋放new[]，這是編碼規(guī)范的問題，使用delete不一定有錯，但使用delete[]則是一定沒錯。

new的內(nèi)存分布

下圖是vc6中new的內(nèi)存布局

一篇文章了解c++中的new和delete

我們得到的是圖中0x00441c30這一部分的指針，但實際上內(nèi)存管理的是圖中所有的一大塊內(nèi)存，其中橘黃色部分只有在debug模式下才有。由于內(nèi)存管理需要是16的倍數(shù)，如果不夠16的倍數(shù)，則添加一些數(shù)據(jù)湊到16的倍數(shù)，圖中藍(lán)色的pad部分就是添加的無用數(shù)據(jù)。圖中61h部分就是cookie，上下部分分別為上cookie和下cookie。由于本例使用的是int類型舉例，而int沒有析構(gòu)不析構(gòu)的，所以可以直接使用delete就能完整釋放整塊內(nèi)存。這里這么寫是為了讓讀者加深理解，實際編碼的時候要加上[]，這里對比一下下圖

一篇文章了解c++中的new和delete

這張圖使用的類型是一個類，用new[]分配內(nèi)存的時候，返回的指針和調(diào)試信息中間多出來一塊內(nèi)存用來記錄實例的個數(shù)，就是圖中的3。這中情況，如果使用delete[]來釋放內(nèi)存，會正確索引到實例的首地址進行釋放操作，如果使用delete來釋放內(nèi)存，索引到的內(nèi)存是記錄實例個數(shù)的整型數(shù)據(jù)位置，如果從這里開始按找該類的內(nèi)存結(jié)構(gòu)進行析構(gòu)，肯定是會出問題的，整個內(nèi)存結(jié)構(gòu)都亂了。

這里有個地方需要注意，這里的delete和delete[]部分看起來和new[]和delete[]小結(jié)中介紹的有些矛盾，老師是怎么講的，由于是看的盜版網(wǎng)課，也沒辦法請教老師，具體是怎么情況我也不太清楚。猜測是因為不同編譯器具體實現(xiàn)時，3的位置不同，有的在前面，有的在后面，關(guān)鍵是看具體實現(xiàn)，在前面的情況就是矛盾的，在后面就沒事，關(guān)鍵是領(lǐng)會精神。

placement new

placement new 允許我們將對象構(gòu)建于一個已經(jīng)分配的內(nèi)存當(dāng)中

沒有所謂的placement delete，因為placement根本就沒有分配內(nèi)存，它只是使用了一個已經(jīng)分配好的內(nèi)存，所以不需要配套的釋放操作，具體用法如下

#include <new>

// 分配內(nèi)存
char *buf = new char[sizeof(Complex) * 3];

// 在分配好的內(nèi)存上構(gòu)造Complex
Complex *pc = new(buf)Complex(1, 2);

// 注意這里要釋放的指針
// 感覺如果直接釋放pc應(yīng)該也沒錯
// 手上沒環(huán)境不能測試，以后有時間測一下
delete[] buf;

new失敗處理

在純C中使用malloc來分配內(nèi)存，需要判斷一下返回的指針，如果返回一個空指針，則代表內(nèi)存分配失敗。

到了c艸中，使用new來分配內(nèi)存，則無法通過判斷空指針的方法判斷是否失敗。因為在c艸中，如果new失敗會拋出異常，代碼是走不到判斷空指針的語句的。new失敗正確處理方法有以下幾種

捕捉異常

try 
{
  int* p = new int[SIZE];
  // 其它代碼
} catch ( const bad_alloc& e ) 
{
  return -1;
}

據(jù)說古老的c++編譯器new失敗不會拋異常，而是和malloc一樣返回空指針，因為那時候c++還沒有異常機制，坊間流傳，也懶得考證，了解以下即可。順便吐槽一下，說c艸的異常是屎，這是對屎的侮辱，屎還能當(dāng)肥料種地呢，c艸的異常除了搗亂沒任何鳥用。

禁用new的異常

int* p = new (std::nothrow) int; // 這樣如果 new 失敗了，就不會拋出異常，而是返回空指針

new-handler

文章開始介紹new源碼的時候提到過，new實現(xiàn)的時候會調(diào)用new-handler的回調(diào)函數(shù)，在new之前設(shè)置好回調(diào)函數(shù)即可。由于此方法太過麻煩，懶得研究，具體用法讀者自行查找相關(guān)資料。

重載

一篇文章了解c++中的new和delete

重載的時候，一般不重載全局的::operator new，因為全局的影響太大，一般只重載類自身的Foo::operator new。

重載一般在內(nèi)存池中用的比較多，可以減少cookie

重載全局的::operator new

void *myAlloc(size_t size)
{ return malloc(size); }

void myFree(void *p)
{ free(p); }

// 下面代碼實現(xiàn)部分不重要，關(guān)鍵看接口的重載
// 它們不可以被聲明在一個namespace內(nèi)
inline void *operator new(size_t size)
{ cout << "global new()\n"; return myAlloc(size); }

inline void *operator new[](size_t size)
{ cout << "global new[]()\n"; return myAlloc(size); }

inline void operator delete(void *p)
{ cout << "global delete()\n"; return myFree(p); }

inline void operator delete[](void *p)
{ cout << "global delete[]()\n"; return myFree(p); }

重載局部的Foo::operator new

class Foo
{
public:
  void *operator new(size_t);
  void operator delete(void*);
};

需要注意的是，重載局部的new和delete必須是static的，因為new調(diào)用時是內(nèi)存對象創(chuàng)建過程當(dāng)中，此時還沒有一個完整的內(nèi)存對象，無法通過對象來調(diào)用一般的函數(shù)。由于必須是static的，不管寫不寫static，編譯器都會當(dāng)成是static處理。

數(shù)組版本也是一樣的，只是都加了一個[]，這里就不再寫一次了

重載placement new

placement new的括號中不一定非要放指針，我們可以自己來定義放任意的東西。放指針的版本是標(biāo)準(zhǔn)庫中先寫好給我們用的，我們也可以通過重載placement new來自定義所放的數(shù)據(jù)，比如Foo *pf = new(300, 'c')Foo;。可以重載為多種參數(shù)形式，但多個重載的參數(shù)列形式不能重復(fù)，必須滿足普通函數(shù)重載的條件。其中第一個參數(shù)必須是size_t，用來傳遞類的大小，該參數(shù)類似于成員函數(shù)的this指針，在調(diào)用時自動傳遞，不需要顯示傳遞。比如在Foo *pf = new(300, 'c')Foo;中，其聲明形式為void *operator new(size_t, int, char);。如果內(nèi)存不是外部申請好的，需要在placement new函數(shù)內(nèi)部去申請內(nèi)存。

重載new的時候應(yīng)該對應(yīng)重載一個相同形式的delete。但重載placement delete時需要注意，只有在placement new中產(chǎn)生異常，才會調(diào)用其對應(yīng)的placement delete函數(shù)。c++這么設(shè)計的原因是，在調(diào)用placement new函數(shù)后，如果內(nèi)存是由在placement new內(nèi)申請的，在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)時如果發(fā)生了異常，可以在對應(yīng)的在placement delete函數(shù)中將在placement new中申請的內(nèi)存釋放掉。

如果沒有對應(yīng)形式的delete，編譯器也不會報錯，編譯器會認(rèn)為你放棄處理該形式的new中產(chǎn)生的異常（個別編譯器會給個警告）

class Foo
{
public:

  // 重載一個一般形式的operator new
  void *operator new(size_t);

  // 標(biāo)準(zhǔn)庫中placement new的重載形式
  void *operator new(size_t, void *);

  // Foo *pf = new(300, 'c')Foo;調(diào)用形式的重載方式
  void *operator new(size_t, int, char);

  // 隨便寫的一種重載形式
  void *operator new(size_t, size_t, char *, int);

  // 以下是對應(yīng)的delete
  void *operator delete(void *, size_t);
  void *operator delete(void *, void *);
  void *operator delete(void *, int, char);
  void *operator delete(void *, size_t, char *, int);
};

std::string中就是一個很好的placement new重載，有興趣的朋友可以去看string的源碼

c++ new與malloc的10點差別表格：

特征	new/delete	malloc/free
分配內(nèi)存的位置	自由存儲區(qū)	堆
內(nèi)存分配失敗返回值	完整類型指針	void*
內(nèi)存分配失敗返回值	默認(rèn)拋出異常	返回NULL
分配內(nèi)存的大小	由編譯器根據(jù)類型計算得出	必須顯式指定字節(jié)數(shù)
處理數(shù)組	有處理數(shù)組的new版本new[]	需要用戶計算數(shù)組的大小后進行內(nèi)存分配
已分配內(nèi)存的擴充	無法直觀地處理	使用realloc簡單完成
是否相互調(diào)用	可以，看具體的operator new/delete實現(xiàn)	不可調(diào)用new
分配內(nèi)存時內(nèi)存不足	客戶能夠指定處理函數(shù)或重新制定分配器	無法通過用戶代碼進行處理
函數(shù)重載	允許	不允許
構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)	調(diào)用	不調(diào)用